光学冷加工定心磨边工艺设计(6)

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(5)一般夹头为黄铜H50、H62或钢材料。

3.3 定心精度分析

(1)在夹头直径D’和定心透镜曲率半径尺一定时，双凸、双凹透镜的定心值比弯月透镜的定心值大，即在相同条件下，前者的定心精度高。

(2)在夹头直径一定时，透镜曲率半径愈小，定心精度愈高。通常机械定心适用于R<180mm的透镜。对于直径在6～70mm的透镜，定心精度可达O.01mm。

(3)在透镜曲率半径R一定时，D’愈大，定心精度愈高，所以夹头直径要尽量大，这样不仅精度高，而且还可以防止夹头端面划伤透镜通光表面。

(4)夹头与透镜表面之间的摩擦系数愈小，则定心精度愈高。而摩擦系数与夹头材料的选择、夹头工作端面的粗糙度和润滑剂有关。润滑剂可用变压器油或仪表油等。

3.4 夹头最小直径的选择

为了提高机械法的定心精度和防止夹头划伤透镜的通光表面，夹头直径要尽量大。在生产实践中，为了使用方便，可根据透镜的曲率半径大小，利用判断机械定心法所用夹头的最小直径大于

DfminDfmin，即该透镜直径

才能采用机械定心法。

此图按定心角16°制。

图3.2 机械定心夹头最小直径

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4 磨边与倒角工艺

粘结在定心磨边机上的透镜在定心之后，要用砂轮或金刚石磨轮进行磨边和倒角，以达到用户要求的直径和形状。

4.1 磨边与倒角

与定心方法向对应，磨边机有光学定心磨边机、机械定心磨边机、自动定心磨边机等。其中机械定心磨边机是目前使用最广泛的设备。 4.1.1 磨边

磨边方式主要有平行磨削、倾斜磨削、端面磨削、垂直磨削和金刚石成型磨轮磨削。 A.平行磨削。平行磨削是指磨轮轴线与透镜轴线平行。这种磨削方式的特点是磨轮以最大的线速度磨削零件，磨削效率高，而且易于调整，是一种最为常见的磨削方式。

B.倾斜磨削。这种方式是为了避免零件受磨轮拉脱力过大而造成脱落，因此，将磨轮调转30。或45。角。这样不仅拉脱力减小，而且使零件受到一个紧固的力，从而改善了零件的受力情况，消除了磨边时零件的脱落现象，同时也可直接在磨边机上完成倒角。

C.端面磨削。采用磨轮端面磨削玻璃，不存在使零件脱落的作用力，磨削效率高；其缺点是容易磨出锥面或非柱面。

D.垂直磨削。这种磨削方式也不会使零件脱落，而且进刀比较容易。 E.金刚石成型磨轮磨削。采用两块或三块组合的金刚石成型磨轮，可把磨边 和倒角一次完成。 4.2.2 倒角

光学零件的倒角可以分为两大类：保护性的倒角和设计性的倒角。

保护性倒角是为了防止零件在装配时，尖锐的边缘被碰破，也防止划破工人的手。在透镜磨边时砂轮和透镜的接触面不是十分均匀的，因此磨边以后，总是大大小小的破边，倒角可以去掉一些小的破边。 A.成型金刚石磨轮倒角

利用成型金刚石磨轮磨边与倒角如图所示。这种方法是先磨边，然后磨轮相对于透镜左右轴向移动一个小距离磨透镜的棱角。这种方法要求接头直径D/应比透镜D小，其关系

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河南工业职业技术学院 为：

D=D－（0.5+2δ）

式中：δ是金刚石磨轮倒角部分的高度。 B.砂轮倒角

将砂轮或工件转动一定的角度，即可在磨边后接着倒角。 C.倒角模倒角

倒角时，使用金刚石倒角模，真空吸附。对于大透镜和硬玻璃材料用W40磨料；对于小透镜和软玻璃材料用W20磨料。

E.倒角宽度

倒角宽度与零件直径和零件类型有关系，具体尺寸见下表:

零件直径（mm） 非胶合面 倒角宽度（mm） 胶合面 用滚边固定 3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >12～150

倒角的斜角α根据D/r的比值由下表给出。

零件直径与表面半径的比值D/r ＜0.7 ＞0.7-1.5

/

倒角位置 0.1+0.1 0.1+0.1 0.1+0.1 0.1+0.1 0.3+0.20.1+0.1 0.3+0.20.3+0.2 0.4+0.2 0.5+0.3 0.7+0.8 0.8+0.4 0.4+0.3 0.50.6+0.40.2+0.2 0.3+0.3 —— —— +0.5 —— 倒角的倾角 凸面 4530。 凹面 456019

。 平面 45 。。 。

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＞1.5-2 不倒角 90。 4.2 影响定心精度的因素

影响定心精度的因素： 4.2.1 机床主轴的径向跳动

机床主轴径向跳动会造成透镜透镜基准轴的位置变化，因此，应使其径向跳动量小于定心精度。 4.2.2 接头

为了保证机械定心的精度，防止接头划伤透镜的通光表面，以及透镜粘结面的曲率中心与接头几何轴重合的程度，接头应满足以下要求：

（1） （2） （3） （4）

接头的几何轴与机床主轴的重合精度应高于定心精度； 接头端面应与几何轴线严格垂直；

接头端面应光滑，不能擦伤透镜表面，端面粗糙度Ra为0.16以上； 接头外径应比定心透镜名义直径小0.15mm-0.30mm，并带有通气小孔，接

头壁厚一般为1mm； （5）

接头具有一定的刚度，光学定心法接头用黄铜HPb59—1或H62；机械定心

法可用黄铜或45号钢； （6）

对于机械定心，夹持透镜的两个主轴的同轴度也有要求，一般为

0.005mm-0.01mm。一般接头外径比透镜完工直径小0.2mm-0.4mm。 下图为光学法定心接头和机械法定心接头设计图

图4.1 光学法定心接头和机械法定心接头设计图

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河南工业职业技术学院 4.2.3 定心角

对于机械法定心，除了上述两个影响因素外，透镜与接头的摩擦系数、透镜的曲率半径以及接头直径对定心精度也有影响。透镜与接头的摩擦系数越小，定心精度越高。对于弯月透镜，可用曲率半径较小的一面对直径较大的接头，曲率半径较大的一面对直径较小的接头，以提高定心精度。

4.3 影响定心的工艺因素

在定心磨边机床、接头及定心角都合适的情况下，透镜磨边的精度与加工中磨轮粒度及转速、粘接胶、冷却液等工艺参数有关系。 4.3.1磨轮的影响

透镜的定心磨边通常采用金刚石砂轮或碳化硅砂轮，加工光学玻璃常用青铜结合剂，加工晶体可以用树脂树脂结合剂。其磨轮粒度按透镜的直径大小选择，对于大直径透镜，采用180#，小直径透镜采用240#或280#。磨轮的转速与透镜的直径有关系，直径越大，转速越高，一般为15m/s-35m/s。下表给出了光学法定心和机械法定心的主要参数。

各种定心方法的机器参数

磨边方法 光学法定心磨边 工作转速（r/min） 进刀量（mm） 4.3.2 粘结胶的影响

磨边用的粘结胶的作用是将透镜粘结到接头上，它的主要成分是松香和虫胶漆，此外还有少量的蜂蜡和矿物油。由于特殊的应用环境，磨边胶应满足一些特定的要求：

（1） 足够的强度，以保证透镜不会从接头上脱落； （2） 软化点低，以便稍加热即可调节透镜的位置； （3） 磨边后，容易清洗透镜和接头；

（4） 良好的化学稳定性，不致腐蚀磨边透镜。

4.3.3 冷却液的影响

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机械法定心磨边 200～500 3～10 0.02～0.10 0.5～1

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